Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Акрозин
1FIW.png
Идентификаторы
Номер ЕС3.4.21.10
Количество CAS9068-57-9
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Акрозин - это пищеварительный фермент, который действует как протеаза . В организме человека, акрозин кодируется ACR гена . [1] [2] акрозин высвобождаются из акросомы из сперматозоидов , как следствие акроса реакции . Это помогает проникнуть в Zona Pellucida .

Ферментный механизм [ править ]

Акрозин - типичная сериновая протеиназа с трипсиноподобной специфичностью. [3]

Каталитический механизм акрозина

Реакция протекает по обычному механизму сериновой протеазы . Во-первых, His-57 депротонирует Ser-195, позволяя ему служить нуклеофилом. Депротонированный Ser-195 затем реагирует с карбонильным углеродом пептида, образуя тетраэдрический промежуточный продукт. Затем тетраэдрическое промежуточное соединение разрушается, в результате чего образуется уходящая группа H 2 N-R 1 , которая протонируется через His-57. Наконец, His-57 депротонирует молекулу воды, которая затем может служить нуклеофилом, аналогичным образом реагируя с карбонильным углеродом. Коллапс тетраэдрического промежуточного соединения затем приводит к уходящей группе Ser-195, которая протонируется через His-57, в результате чего все остатки возвращаются в свое докаталитическое состояние, и карбоновая кислота там, где ранее была пептидная связь.

Биологическая функция [ править ]

Акрозин - основная протеиназа, присутствующая в акросоме зрелых сперматозоидов. Он хранится в акросоме в форме предшественника, проакрозина. После раздражения акросома высвобождает свое содержимое в блестящую оболочку. После того, как происходит эта реакция, зимогеновая форма протеазы затем превращается в свою активную форму, β-акрозин. Затем активный фермент участвует в лизисе блестящей оболочки, облегчая, таким образом, проникновение сперматозоидов через самые внутренние слои гликопротеинов яйцеклетки . [3]

Важность акрозина в акросомной реакции оспаривается. В ходе экспериментов с генетическим нокаутом было обнаружено, что сперматозоиды мышей, лишенные β-акрозина (активной протеазы), все же обладают способностью проникать в блестящую оболочку. [4] Таким образом, некоторые аргументируют его роль в содействии распределению содержимого акросом после реакции акросомы, в то время как другие демонстрируют доказательства его роли в качестве вторичного связывающего белка между сперматозоидами и пеллюцидной оболочкой. [5] [6] [7] Согласно гипотезе о вторичном связывающем белке, акрозин может играть роль в связывании с молекулами блестящей оболочки, прикрепляя сперматозоиды к яйцеклетке. Эта «привязка» обеспечит проникновение за счет приложенной подвижной силы сперматозоидов. [8]

Было обнаружено, что регуляция акрозина происходит через ингибитор протеина С (PCI). ЧКВ присутствует в мужских половых путях в 40 раз более высоких концентрациях, чем в плазме крови. [9] Было продемонстрировано, что PCI подавляет протеолитическую активность акрозина. [9] Таким образом, была выдвинута гипотеза, что PCI играет защитную роль: если акросомальные ферменты высвобождаются преждевременно или если сперматозоиды дегенерируют в мужском репродуктивном тракте, высокие концентрации PCI будут препятствовать протеолитическому повреждению акрозином близлежащих тканей. [10]

Структура [ править ]

β-акрозин демонстрирует высокую степень идентичности последовательностей (70-80%) между изоформами хряка, быка, крысы, морской свинки, мыши и человека. [3] Существует до некоторой степени сходная (27-35%) идентичность последовательностей между β-акрозином и другими сериновыми протеазами, такими как трипсин и химотрипсин . [3] В то время как большинство сериновых протеаз активируется посредством одного события расщепления, проакрозин требует процессинга как в N, так и в C-концевых доменах. Проакрозин сначала расщепляется между Arg-22 и соседним валином с образованием легкой цепи из 22 остатков и активной протеазы, называемой α-акрозином. [3] Эта легкая цепь остается связанной с тяжелой цепью, сшитой двумя дисульфидными связями.с образованием гетеродимера . После этих событий N-концевого расщепления три расщепления в C-концевом домене удаляют 70 остатков, давая β-акрозин. [3] Акрозин имеет два сайта, которые были идентифицированы как возможные сайты N-гликозилирования : Asn-2 и Asn-169. [3]

Контур поверхности активного центра акрозина, показанный с конкурирующим ингибитором бензамидином. Остаток «привратника» Trp-215 показан частично закрывающим «верхний» (как показано здесь) вход в полость привязки.

Каталитическая триада состоит из остатков His-57, Asp-102 и Ser-195. [3] Эти остатки находятся в связывающем кармане, который был назван карманом «S1» в соответствии со схемой наименования, принятой для других протеаз. [11] Карман S1 регулирует специфичность акрозина в отношении субстратов Arg и Lys, при этом консервативный Trp-215 служит в качестве «привратника» остатка для входа в сайт связывания. [3]

Остатки активного центра акрозина показаны с конкурентным ингибитором бензамидином.

Важным структурным элементом β-акрозина является сильно заряженный участок (образованный как аминокислотами, так и посттрансляционными модификациями) на его поверхностной области, который был назван «экзосайтом связывания анионов». [3] Этот сайт состоит из области с избыточным положительным зарядом, которая, как предполагается, важна для связывания с матрицей блестящей оболочки, сильно гликозилированной и сульфатированной области с избыточным отрицательным зарядом. [12] Эта структурная особенность согласуется с гипотезой вторичного связывающего белка, поскольку заряд-зарядовые взаимодействия могут стабилизировать «связывающий» комплекс белок-zona pellucida. [13] С этой структурной гипотезой также согласуется тот факт, что сурамин- было обнаружено, что полисульфатированный препарат (со значительным соответствующим отрицательным зарядом) ингибирует связывание сперматозоидов с прозрачной оболочкой. [14]

Заболевания и фармацевтическая значимость [ править ]

В то время как одно исследование, в котором использовались модели мышей, показало, что акрозин не является необходимым компонентом проникновения zona pellucida, другие исследования на людях показали связь между низкой активностью акросомной протеиназы и бесплодием. [15] [16] Другие исследовательские группы продемонстрировали значительную корреляцию между активностью акрозина и подвижностью сперматозоидов. [17] В моделях на кроликах интравагинальное противозачаточное устройство, которое секретировало тетрадецилсульфат натрия, известный ингибитор акрозина и гиалуронидазы , оказывало полный противозачаточный эффект. [18]Хотя точный механизм его действия не совсем ясен, акрозин, таким образом, может служить новой мишенью для противозачаточных средств. Акрозин может выступать в качестве мишени, которую можно использовать только в качестве лекарств из-за своего расположения и высокой клеточной специфичности. [19] Таким образом, развивающиеся ингибиторы акрозина может послужить основой для безопасной, обратимых мужских противозачаточных средств , или женских контрацептивов за счет использования интравагинального контрацептивных средств. [19]

Более того, поскольку сериновые протеазы играют важную роль в потенцировании ВИЧ , исследования показали, что ингибитор акрозина, 4'-ацетамидофенил-4-гуанидинобензоат, обладает способностью подавлять ВИЧ-инфекцию в инокулированных вирусом лимфоцитах . [20] Это предполагает дальнейшую роль ингибиторов акрозина как потенциально жизнеспособных агентов в предотвращении передачи ВИЧ. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Adham IM, Клеммы U, Maier WM, Engel W (январь 1990). «Молекулярное клонирование кДНК человеческого препроакрозина». Генетика человека . 84 (2): 125–8. DOI : 10.1007 / bf00208925 . PMID  2298447 .
  2. ^ Хонда А, Siruntawineti Дж, Баба Т (2002). «Роль протеаз акросомного матрикса во взаимодействиях сперматозоидов и пеллюцида» . Обновление репродукции человека . 8 (5): 405–12. DOI : 10.1093 / humupd / 8.5.405 . PMID 12398221 . 
  3. ^ a b c d e f g h i j Трантер, Ребекка; Прочтите, Джон А .; Джонс, Рой; Брэди, Р. Лео (2000-11-15). «Эффекторные сайты в трехмерной структуре β-акрозина сперматозоидов млекопитающих». Структура . 8 (11): 1179–1188. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (00) 00523-2 . ISSN 0969-2126 . PMID 11080640 .  
  4. ^ Т. Баба, С. Адзума, С. Кашивабара, Ю. Тойода. Сперма мышей, несущих целевую мутацию гена акрозина, может проникать в прозрачную оболочку ооцита и вызывать оплодотворение » J. Biol. Chem. 1994; 269, стр. 31845-31849
  5. ^ К. Ямагата, Т. Баба и др. Акрозин ускоряет распространение акросомных белков сперматозоидов во время акросомной реакции » J. Biol. Chem. 1998; 273, pp. 10470–10474
  6. ^ Р. Джонс, CR Браун. Идентификация зон-связывающего белка из сперматозоидов хряка как проакрозина. Expl " Cell Res 1987; 171, стр. 505-508.
  7. ^ Р. Джонс. Взаимодействие гликопротеинов zona pellucida, сульфатированных углеводов и синтетических полимеров с проакрозином, предполагаемым яйцесвязывающим белком из сперматозоидов млекопитающих » Разработка 1991; 111, стр. 1155–1163
  8. ^ DP Green. Формы головы некоторых сперматозоидов млекопитающих и их возможное отношение к форме прорези, проходящей через блестящую оболочку. J. Reprod. Fertil., 83 (1988), стр. 377–387.
  9. ^ а б Лорелл, М; Кристенсон, А; Абрахамссон, Пенсильвания; Стенфло, Дж; Лиля, H (1992). «Ингибитор протеина C в жидкостях человеческого тела. Семенная плазма богата антигеном-ингибитором, происходящим из клеток мужской репродуктивной системы» . J Clin Invest . 89 (4): 1094–101. DOI : 10.1172 / JCI115689 . PMC 442965 . PMID 1372913 .  
  10. ^ Чжэн, X; Гейгер, М; Экке, S (1994). «Ингибирование акрозина ингибитором протеина C и локализация ингибитора протеина C в сперматозоидах». Являюсь. J. Physiol . 267 (2, часть 1): C466–72. DOI : 10.1152 / ajpcell.1994.267.2.C466 . PMID 7521127 . 
  11. ^ И. Шехтер, А. Бергер. О размере активного сайта в протеазах. И. Папаин. Биохим. Биофиз. Res. Commun, 27 (1967), стр. 157–162.
  12. ^ Накано М, Тобетс Т и др. (1990). «Дальнейшее фракционирование семейств гликопротеинов из блестящей оболочки свиньи с помощью анионообменной ВЭЖХ и некоторая характеристика разделенных фракций». J. Biochem . 107 : 144–150. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a122998 .
  13. ^ С. Симидзу, М. Цудзи, Дж. Дин. Биосинтез трех сульфатированных гликопротеинов zonae pellucidae in vitro ооцитами, выращенными в культуре фолликулов » J. Biol. Chem. 1983; 258, стр. 5858–5863
  14. ^ Джонс R, R Пэрри, Леггио Л.Л., никель P (1996). «Ингибирование связывания сперматозоидов сурамином, потенциальным« ведущим »соединением для разработки новых средств против фертильности» . Мол. Гм. Rep . 2 (8): 597–605. DOI : 10.1093 / molehr / 2.8.597 .
  15. Перейти ↑ Welker B, Bernstein GS, Diedrich K, Nakamura RM, Krebs D (октябрь 1988 г.). «Акросомная протеиназная активность сперматозоидов человека и связь результатов с качеством спермы». Hum Reprod . 3 (Дополнение 2): 75–80. DOI : 10.1093 / humrep / 3.suppl_2.75 .
  16. ^ Tummon IS; Юзпе А.А.; Даниэль С.А.; Дойч А. Общая активность акрозина коррелирует с потенциалом фертильности после оплодотворения in vitro » Fertil Steril 1991 Nov; 56 (5): 933-8.
  17. ↑ Цуй YH, Zhao RL, Wang Q, Zhang ZY (сентябрь 2000 г.). «Определение активности акрозина сперматозоидов для оценки мужской фертильности». Азиат Дж. Андрол . 2 : 229–232.
  18. ^ Burck PJ, Циммерман RE влагалищное противозачаточное средство для доставки ингибитора акрозина и гиалуронидаз» Fertil STERIL 1984 Feb; 41 (2): 314-8.
  19. ^ а б Нин, Вэйвэй; Чжу, Цзюй; Чжэн, Цаньхуи; Лю, Сюэфэй; Сун, Юньлун; Чжоу, Юцзюнь; Чжан, Сяомэн; Чжан, Линь; Шэн, Чуньцюань (1 апреля 2013 г.). «Фрагментный дизайн новых производных хиназолинона в качестве ингибиторов акрозина человека». Химическая биология и дизайн лекарств . 81 (4): 437–441. DOI : 10.1111 / cbdd.12106 . ISSN 1747-0285 . PMID 23331539 .  
  20. ^ Б Bourinbaiar А.С., Ли-Huang S (май 1995). «Ингибитор акрозина, 4'-ацетамидофенил-4-гуанидинобензоат, экспериментальный вагинальный контрацептив с активностью против ВИЧ». Контрацепция . 51 (5): 319–22. DOI : 10.1016 / 0010-7824 (95) 00094-ц . PMID 7628208 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эльс Дж. С., Макинтайр Э. Дж. (Январь 1982 г.). «Очистка бычьего и человеческого акрозина». Канадский журнал биохимии . 60 (1): 8–14. DOI : 10.1139 / o82-002 . PMID  6802470 .
  • Кимура К., Вакамацу А., Судзуки Ю., Ота Т., Нисикава Т., Ямасита Р., Ямамото Дж., Секин М., Цуритани К., Вакагури Х., Исии С., Сугияма Т., Сайто К., Исоно Ю., Ирие Р., Кушида Н., Йонеяма Т. , Otsuka R, Kanda K, Yokoi T, Kondo H, Wagatsuma M, Murakawa K, Ishida S, Ishibashi T, Takahashi-Fujii A, Tanase T, Nagai K, Kikuchi H, Nakai K, Isogai T, Sugano S (январь 2006 г. ). «Диверсификация транскрипционной модуляции: широкомасштабная идентификация и характеристика предполагаемых альтернативных промоторов генов человека» . Геномные исследования . 16 (1): 55–65. DOI : 10.1101 / gr.4039406 . PMC  1356129 . PMID  16344560 .
  • Klemm U, Müller-Esterl W., Engel W. (октябрь 1991 г.). «Акрозин, специфическая сериновая протеаза, специфичная для сперматозоидов». Генетика человека . 87 (6): 635–41. DOI : 10.1007 / bf00201716 . PMID  1937464 .
  • Ким Дж., Бхинг А.А., Морган XC, Айер В.Р. (январь 2005 г.). «Картирование взаимодействий ДНК-белок в больших геномах с помощью анализа последовательности тегов геномного обогащения». Природные методы . 2 (1): 47–53. DOI : 10.1038 / nmeth726 . PMID  15782160 .
  • Морено Р.Д., Хоши М., Баррос С. (май 1999 г.). «Функциональные взаимодействия между сульфатированными полисахаридами и проакрозином: влияние на связывание сперматозоидов и переваривание блестящей оболочки». Зигота . 7 (2): 105–11. DOI : 10.1017 / S0967199499000453 . PMID  10418103 .
  • Лю Р.З., Лу Ю.Л., Сюй З.Г., Цзо В.Дж., Синь Д.Л., Ван З.С. (2003). «[Влияние антиспермальных антител на активность акрозина спермы человека]». Чжунхуа Нан ​​Кэ Сюэ = Национальный журнал андрологии . 9 (4): 252–3. PMID  12931362 .
  • Стивен Ф. С., Гриффин М. М., Чантлер Е. Н. (август 1982 г.). «Ингибирование акрозина сперматозоидов человека и крупного рогатого скота ионами двухвалентных металлов. Возможная роль цинка как регулятора активности акрозина» . Международный журнал андрологии . 5 (4): 401–12. DOI : 10.1111 / j.1365-2605.1982.tb00270.x . PMID  6815104 .
  • Мари С.И., Рави В., Бьянкотти Дж. К., Шарро Э. Х., Дайн Л., Васкес-Левин М. Х. (июнь 2003 г.). «Биохимические и молекулярные исследования системы проакрозин / акрозин у пациентов с необъяснимым бесплодием». Фертильность и бесплодие . 79 Дополнение 3: 1676–9. DOI : 10.1016 / s0015-0282 (03) 00372-8 . PMID  12801583 .
  • Глоговски Дж., Демьянович В., Пирос Б., Церешко А. (октябрь 1998 г.). «Определение акрозиновой активности сперматозоидов кабана клиническим методом: оптимизация анализа и изменения при кратковременном хранении спермы». Териогенология . 50 (6): 861–72. DOI : 10.1016 / S0093-691X (98) 00191-5 . PMID  10734459 .
  • Ферлонг Л.И., Воте С., Васкес-Левин М.Х. (июнь 2005 г.). «Связывание рекомбинантного проакрозина / акрозина человека с гликопротеинами zona pellucida. II. Участие остатков маннозы во взаимодействии». Фертильность и бесплодие . 83 (6): 1791–6. DOI : 10.1016 / j.fertnstert.2004.12.043 . PMID  15950652 .
  • Ферлонг Л.И., Харрис Д.Д., Васкес-Левин М.Х. (июнь 2005 г.). «Связывание рекомбинантного проакрозина / акрозина человека с гликопротеинами zona pellucida (ZP). I. Исследования с рекомбинантными ZPA, ZPB и ZPC человека». Фертильность и бесплодие . 83 (6): 1780–90. DOI : 10.1016 / j.fertnstert.2004.12.042 . PMID  15950651 .
  • Хартли Дж. Л., Темпл Г. Ф., Браш Массачусетс (ноябрь 2000 г.). «Клонирование ДНК с использованием сайт-специфической рекомбинации in vitro» . Геномные исследования . 10 (11): 1788–95. DOI : 10.1101 / gr.143000 . PMC  310948 . PMID  11076863 .
  • Коллинз Дж. Э., Райт К. Л., Эдвардс Калифорния, Дэвис М. П., Гринхэм Дж. А., Коул К. Г., Говард М. Е., Агуадо Б., Малля М., Мокраб И., Хакл Е. Д., Биэр Д. М., Данхэм I. (2004). «Основанный на аннотации генома подход к клонированию ORFeome человека» . Геномная биология . 5 (10): R84. DOI : 10.1186 / GB-2004-5-10-R84 . PMC  545604 . PMID  15461802 .
  • Дубе С., Леклерк П., Баба Т., Рейес-Морено С., Бейли Дж. Л. (2005). «Связывающий проакрозин белок, sp32, фосфорилируется по тирозину во время капситации спермы свиньи» . Журнал андрологии . 26 (4): 519–28. DOI : 10,2164 / jandrol.04163 . PMID  15955892 .
  • Зан А., Ферлонг Л.И., Бьянкотти Дж. К., Гирингелли П. Д., Марин-Бриггилер С. И., Васкес-Левин М. Х. (март 2002 г.). «Оценка системы проакрозин / акрозин и ее механизма активации в экстрактах спермы человека». Журнал репродуктивной иммунологии . 54 (1–2): 43–63. DOI : 10.1016 / S0165-0378 (01) 00080-8 . PMID  11839395 .
  • Хоуз Э., Паскаль Дж. К., Энгель В., Джонс Р. (ноябрь 2001 г.). «Взаимодействие между мышиным гликопротеином ZP2 и проакрозином; механизм вторичного связывания сперматозоидов с блестящей оболочкой во время оплодотворения». Журнал клеточной науки . 114 (Pt 22): 4127–36. PMID  11739644 .
  • Юдин А.И., Вандевурт СА, Ли М.В., Оверстрит Дж. В. (июль 1999 г.). «PH-20, но не акрозин, участвует в проникновении сперматозоидов в zona pellucida макака». Молекулярное воспроизводство и развитие . 53 (3): 350–62. DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-2795 (199907) 53: 3 <350 :: AID-MRD11> 3.0.CO; 2-9 . PMID  10369396 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Merops онлайновой базы данных для пептидазы и их ингибиторов: S01.223
  • Акрозин в Национальной медицинской библиотеке США по предметным медицинским рубрикам (MeSH)

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , которая находится в свободном доступе .